汽车线束搭铁设计详解

汽车线束搭铁设计详解摘要：本文主要介绍线束搭铁设计策略，搭铁点选择以及搭铁形式。随着汽车的日渐普及，汽车电器的发展日新月异，人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性的要求越来越高。伴随着科技进步，很多先进的电子技术应用在汽车行业，以提高汽车的安全性、舒适性及经济性，汽车的电器集成化程度越来越高，汽车线束就变得越来越复杂，设计和生产制作过程控制难度越来越大。而汽车电路中最重要的因素之一—搭铁点的设计就显得尤为重要。首先是搭铁的回路增加，其次是需要搭铁的功能越来越多，搭铁数量选择等都需要考虑更多的因素，因此本文主要研究当前环境下整车电路线束搭铁的设计策略。线束搭铁设计要体现：安全、可靠、稳定、合理、经济。从以下3个方面来分析整车电路的搭铁设计。1搭铁分配设计原则1.1搭铁种类介绍整车地：顾名思义就是整车电路的地，它是由蓄电池负极直接接到车身，使车身成为一个大的负极，所有的搭铁点都是通过车身搭铁，因此汽车电路中的接地又被称之为搭铁。功率地：主要是指大功率用电设备的搭铁，例如发动机冷却风扇、刮水电动机、玻璃升降电动机、空调鼓风机、座椅调节电动机、天窗电动机、门锁电动机等。这些用电器的电流一般较大，会对其他弱电流或信号线产生干扰。信号地：一般指小电流信号的搭铁，有模拟信号、数字信号等，信号一般比较敏感，容易被干扰。屏蔽层搭铁：对于娱乐系统天线及高电压工作用电器，由于其工作过程中对周围电磁场影响较大，必须采用单芯屏蔽线，以达到保证接收信号准确，且对周围线束电磁场影响最小作用。而单芯屏蔽线屏蔽层，直接通过搭铁点接到整车地。如发动机点火线圈供电回路，工作过程会产生上万伏高电压，对周围信号线干扰极大，甚至会导致整车EMC不通过，需采用单芯屏蔽线，屏蔽层接车身搭铁。1.2搭铁原则总体来说，搭铁点分配有3个原则。1）强弱电分开搭铁原则如电动机类产品属于大电流用电器，要与信号线及控制回路等小电流搭铁分开。2）安全件单独搭铁原则如安全气囊模块、ABS、ECM等对整车性能及安全影响大的模块，要采用单独搭铁；针对前照灯搭铁，考虑一个搭铁失效后，另一个可以继续使用，必须将左右前照灯分开搭铁。3）就近搭铁原则考虑到经济性、压降小及最小干扰，搭铁点尽量靠近模块端，这样搭铁线短，导线成本低，线束回路压降小，被干扰的可能性也随之降低，特别是针对弱电信号搭铁，以保证信号的真实传递。除以上3个基本原则外，根据模块特性还有以下几点情况：①安全气囊模块由于是一个安全级别非常高的模块，除了单独搭铁外还需要有备用搭铁，作为备用方案，确保气囊系统准确及时地工作；②所有搭铁点都要避免喷漆／污染，避免搭铁低于涉水高度；③蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降；④为增加安全性，发动机、车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁；同时压接端子大于10mm2端子要求镀锡点焊。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ种，第1种是车身焊接螺母，使用带自攻功能螺钉（图1）紧固线束搭铁端子；第2种是车身焊接搭铁螺栓，用螺母（图2）紧固线束搭铁端子。这2种形式各有一定的优缺点。车身焊接螺母多用于日韩系车，工艺比较复杂，装配时需要两手配合，对搭铁螺栓要求也较高，要求螺牙有一定的自攻功能，在紧固搭铁端子时能够将焊接螺母的油漆及氧化层刮掉，实现良好的搭铁性能。采用这种形式的搭铁，一般会对车身焊接螺母进行保护，即在油漆前增加工艺螺钉预装配在上面，油漆后，将工艺螺栓取出，确保搭铁点无油漆以保证搭铁性能良好。这种形式装配好后比较美观。车身焊接螺栓多用于欧美系车，装配工艺较简单；焊接螺栓在进入油漆前使用工艺螺母紧固，装配搭铁端子时再将螺母松掉。这种设计的好处是可以很好地保护搭铁螺栓，油漆不到，可以确保搭铁性能良好。但这种形式由于是焊接螺栓，车身会突出一个零件，不美观，因此在位置的选择上要易于安装，同时又要兼顾美观，在不容易发现的地方设置较好。2.2线束搭铁端子形式线束搭铁端子选型主要根据以下几个信息：载流量、搭铁螺钉或螺母尺寸、布置位置、是否需要防转等。下面介绍几种主流的搭铁端子及使用情况。1）蓄电池负极及发动机搭铁等大电流一般会选择大端子，如图3所示，适合大于10mm2线径，线束压接部位常采用镀锡点焊，使用带胶热缩管。2）一般搭铁端子如图4所示，一般是组合型，为了防止安装时线束搭铁端子跟转，选取一个搭铁片带防转机构，见图5。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ）同一搭铁点如有多个搭铁回路，可通过以下3种形式将搭铁回路拼接，可减少搭铁点数量。形式1（图6）同一搭铁点所有搭铁回路通过连接钉合并为一根搭铁回路，仅压接一个搭铁端子，多使用在日韩系车。优点：成本低；缺点：工艺复杂，且回路中小电流回路压降大，可能产生相互干扰。形式2（图5和图7）同一搭铁点所有搭铁回路单独压接搭铁片，通过搭铁片组合搭铁，多使用在欧系车。优点：工艺简单，性能可靠；缺点：成本高。形式3（图8）同一搭铁点将搭铁回路按电流大小区分后，可将小电流搭铁回路合并压接到同一个搭铁片上，再组合搭铁，多使用在美系车。特点：工艺复杂程度适中，成本适中。4）带有插接件形式的搭铁，如图9所示，可以通过插接件匹配端子的形式实现搭铁，用于拼接回路较多的场合，更改方便。可以实现电压的稳定，较少搭铁点，可以提高搭铁的效果，减少干扰。有防水形式和非防水形式。这种设计由于PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ成本较高在高档车上可考虑使用。3整车搭铁现状及发动机搭铁设计举例3.1搭铁现状在整车线束中，一般发动机舱搭铁点最多，仪表板支架上尽量不要选取搭铁点，因为支架与车身是靠螺栓连接，接触电阻可能会超标，影响搭铁性能。搭铁线约占整车线束所有导线的15%～20%。根据功能的差异，整车搭铁点约在18～20个比较合适，基本上可以涵盖整个电路设计的需要。目前主流车型搭铁数量对比情况见表1。3.2发动机搭铁设计举例由于发动机上的电器件（发电机、起动机等众多用电器件）的负极直接与发动机缸体刚性对接，发动机缸体通过搭铁电缆搭铁形成一个搭铁回路，见图10电流方向示意图。发动机搭铁一旦接触不好，将造成停车时起动机搭铁不良，无法起动；行车时，发电机搭铁不良工作不正常，整车亏电以致发动机突然熄火，及部分接触点因接触电阻偏大而烧蚀等等众多风险。最有效的发动机搭铁：直接将发动机缸体与蓄电池负极对接。但由于布置原因，很难直接接到蓄电池负极，因此最好在发动机缸体和变速器壳体上对接，保PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ证良好搭铁性，如图10所示。发动机搭铁选择：①首选方案为接在发动机悬置上或缸体上，优点：搭铁可靠，搭铁线短，成本低；②次选方案为接在变速器与发动机对接的缸体上，优点：搭铁可靠，但搭铁线偏长，成本较高！不建议在图10条纹位置选择搭铁，因为此零件是靠2个安装螺栓连接到缸体或变速器体上，过多地通过其他零件的装配达到搭铁，会存在搭铁接触不良隐患。若安装螺栓扭矩不到位，或发动机振动过大，或发动机前倾后倾，都会引起发动机与悬置、车身间歇性接触不良，导致电压降过大，部分发动机电器件不工作。4结束语汽车线束搭铁设计是汽车电路设计中极其重要的环节，它体现了汽车线束设计水准的高低，对实现汽车电路的稳定可靠起着举足轻重的作用。汽车线束搭铁设计要形成一种搭铁设计的策略，形成一种固化的搭铁设计方案，固化的搭铁方案是那些经过车型验证，经过大量试验验证过的，可以直接去使用的设计方案，可以提高线束设计品质，缩短开发和验证周期。本文对汽车线束搭铁策略进行了简单阐述，提出几点搭铁策略以及搭铁设计的思路，具体问题还需要具体分析。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ